摘要(yào)：本文對插入式電(dian)磁流量計 靠近管(guan)道壁面時的工作(zuò)磁場分布情況進(jin)行了計⚽算。分别對(dui)磁性壁面和非磁(cí)性壁面情況進行(hang)了比較,說明磁💞性(xìng)管道壁面對流量(liàng)測量結果的影響(xiǎng)。同時,給出了一種(zhǒng)☂️修正的方法和🈚有(yǒu)關的修正曲線。
一(yi)、引言
　　流動的電磁(cí)感應的工作原理(lǐ)是當導電流體(如(ru)水)流經由🚩儀表傳(chuan)感器的工作磁場(chang)時，由于切割磁力(li)線會産生感應電(diàn)動勢。利用适當的(de)電極檢出這一信(xin)号即可測得流體(ti)的流速或流量。常(chang)規的電磁流量計(jì) 是管道式的。另一(yi)種形式是插入式(shi)的,它實際上是測(cè)量插杆探頭處的(de)流速，稱爲電磁流(liú)速儀或插入式電(diàn)磁流量計，該種儀(yi)表除作爲測速外(wài);還可以用🈲于大管(guan)道的流量測量🐇。此(cǐ)時，它不但可🌈在線(xian)裝拆，而且在價格(ge)🔆.上也較便宜，是一(yi)種很有競争力的(de)流量儀表。
　　電磁流(liu)速儀自1917年美國人(ren)申請專利以來，已(yi)受到人們的廣泛(fàn)注意和研究，其中(zhōng)包括利用它測量(liàng)管道中流體的流(liú)量💘。但考慮了管壁(bì)影響的插入式電(dian)磁流量計☎️三維理(li)論模型，其測量💯結(jie)果将因管壁的電(dian)或磁性質不同而(ér)産📞生誤差。本文将(jiāng)在此基礎上，進一(yī)步研究某種設計(ji)的插🥰入式電磁流(liú)量計工作磁場在(zai)探頭靠🐇近管壁時(shi)的詳細🏃‍♂️分布，并提(ti)出一種可用于修(xiu)正由于磁場受幹(gan)擾引起測🌍量誤差(cha)的方法。
二、插人式(shi)電磁流計工作磁(cí)場的求解
　　圖1中，插(chā)入式電磁流量計(jì)探頭的端部裝有(yǒu)一對電極💔，内‼️部🔴裝(zhuang)有一勵磁線圈，在(zài)它的周圍産生工(gōng)作磁場。爲研究磁(cí)場的詳🌈細分布狀(zhuang)況，先考慮單匝線(xiàn)圖。設其半徑爲α1,裝(zhuāng)在離端🌈部Z。處，流過(guò)的電流爲I,流體中(zhōng)的磁介質常數爲(wei)μ。采用矢量勢🏃🏻的表(biǎo)示法💰有:


長度,r1爲它(tā)的内半徑,r2爲外半(ban)徑。
　　如圖1所示的插(chā)入式電磁流量計(ji),當考慮來流速度(dù)爲🌈X方向,電極安裝(zhuang)在探頭端部沿Y方(fang)向,則對信号作貢(gong)獻的磁場主要是(shì)❤️Z方向。爲此,我們計(ji)算了磁性和非磁(ci)性壁面下工作磁(cí)場Bz分量的分布情(qíng)況見圖3和圖4(因對(duì)稱隻給出一半空(kong)間)。
三、讨論
　　從圖3.4可(ke)看到,靠近電磁流(liú)量計的壁面分别(bie)爲磁性和非磁性(xing)時,工作磁場的分(fèn)布差異明顯。對非(fēi)磁性⛱️壁面,其分🐪布(bù)相當于探頭在無(wu)限大均勻介質當(dāng)中;而當壁面是磁(ci)🈲性時,由于探頭内(nèi)線圈産生的磁場(chang)引起壁面🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的磁化(huà),加強了探頭附近(jin)的磁🐅感強度,相🌈當(dāng)于線圈與它對壁(bì)面的像共同産生(sheng)的磁場。由于這--變(biàn)化,使探頭的測量(liàng)産生誤🔴差。隻有當(dāng)探頭的端部.與壁(bì)面的距離㊙️大于4倍(bèi)的插杆半徑時，壁(bi)面對測🐕量🥵讀數産(chan)生的誤差才可能(néng)小于1%。
　　一種修正磁(cí)性壁面引起測量(liàng)誤差的方法是在(zai)探頭的适♊當位置(zhi)裝一霍爾磁場傳(chuán)感器。考慮到線圈(quan)的前🏃🏻面緊接電極(jí),霍爾元件可裝在(zai)線圈後面與電極(ji)形成🔱對稱的位置(zhì)上(參見圖1)。此時，由(yóu)❤️霍爾元件測👌得的(de)磁場強度一般🍓不(bú)等于電極處的值(zhi)。爲此,圖5計算出當(dāng)探頭💋接近磁性璧(bi)🐅面時,霍爾元件上(shang)所測的🧡磁感強度(dù)與電極處磁感強(qiáng)度之比。利用單片(pian)機可以進行修正(zhèng)。而對于非磁性壁(bì)面,這👈一-比值恒爲(wei)1.圖中B1/B2爲霍爾元件(jiàn)測得磁感應與電(diàn)極處磁感應之比(bi),L1/a爲探頭與✨壁面距(ju)離與探頭半📧徑之(zhī)比。

　　本文研究了插(cha)入式電磁流量計(ji)工作磁場的求解(jiě)。給🐆出了當🔞流量計(ji)探頭靠近磁性和(hé)非磁性壁面時工(gong)作磁場的不同分(fen)布。進而提出的修(xiū)正磁性壁面引起(qǐ)測量誤差💋的方法(fa),可通過由霍爾元(yuan)件測得磁感強度(dù)和計算的修正曲(qu)線對測量結果進(jin)行修正👅。

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